INTRODUCCION. En este trabajo se explica el empleo de los sistemas estructurales de forma activa; ¿Qué es?, ¿Cómo se emplea?, son los aspectos a tratar por medio de esta investigación, incluyendo también algunos ejemplos de su forma de uso y en qué ocasiones se utiliza. Comenzamos por definir que, un sistema estructural de vector activo es aplicado comúnmente en materiales que presentan un alto grado de flexibilidad. Normalmente el material empleado se tensa a modo de que éste material por si mismo se pueda sostener a sí mismo y a su vez cubra amplios espacios. Mediante el sistema estructural de forma activa se busca la repartición repartición de cargas la los costados mediante la tensión, es decir, a la tracción o a la compresión según sea el caso dado.
METODOLOGIA. Para la realización de este trabajo de investigación, únicamente empleé el libro llamado “SISTEMAS DE ESTRUCTURAS” –HEINRICH ENGEL. Retomando su texto y algunos ejemplos publicados en el libro.
SISTEMAS ESTRUCTURALES DE FORMA ACTIVA. Una materia no rigida, flexible, con una determinada forma y asegurada mediante extremos fijos, puede sostenerse a si misma y cubrir un espacio; sistemas estructurales de forma activa. Son predecesores de los sistemas estructurales de forma activa el cable colgante vertical, que transmite la carga directamente al punto de suspension, y la columna vertical, que, en direccion opuesta, transfiere la carga diréctamente asu pie. La columna vertical y el cable colgante vertical son prototipos de sistemas estructurales de forma activa. Transmiten cargas solamente mediante tensiones normales; es decir, mediante compresión o tracción. Dos cables con diferentes puntos de suspensión, el cual puede extenderse por el libre espacio y transmitir las cargas lateralmente mediante puras tracciones. Un cable de suspensión invertido forma un arco funicular. La forma ideal de un arco para unas condiciones de carga determinadas es el correspondiente funicular de tracción para las mismas cargas. La característica de los sistemas estructurales de forma activa es, pues, que ellos vuelven a encauzar las fuerzas exteriores por medio de simples tensiones normales: el arco, por compresión; el cable colgante, por tracción. Los sistemas estructurales de forma activa desarrollan esfuerzos horizontales en sus extremos. La recepción de esos esfuerzos constituye un problema esencial al proyectar estos sistemas. El mecanismo resistente de los sistemas de forma activa descansa esencialmente en la forma material. La desviación de la forma correcta, si es posible, compromete la función del sistema o requiere mecanismos adicionales que compensen dicha desviación. La forma de los sistemas estructurales de forma activa coincide, en el caso ideal, precisamente con el flujo de los esfuerzos, y estos sistemas son, por tanto, el camino “natural” de las fuerzas expresado en materia. La trayectoria “natural” de los esfuerzos de un sistema de compresión de forma activa es el funicular de las compresiones y la de las de un sistema de tracción es el de las tracciones. La línea de compresiones y la de tracciones se hallan determinadas, de un lado, por las fuerzas que trabajan en el sistema, y de otro, por la flecha y la distancia de los extremos.
El funicular de los esfuerzos de compresión y el de los de tracción constituyen la segunda característica de los sistemas estructurales de forma activa. Cualquier cambio en las condiciones de carga o sustentación afecta a la forma de la curva funicular y da origen a una nueva forma estructural. Mientras que el cable de las cargas, como un sistema que flexa bajo nuevas cargas, adopta él mismo una nueva línea de tracciones, el arco, como un sistema “resistente”, ha de compensar la modificación de la línea de presiones mediante la correspondiente rigidez (mecanismos resistentes a flexión).
Ya que el cable colgante cambia su forma bajo las diferentes cargas, es siempre la curva funicular para la carga existente. Por otra parte, el arco, ya que no puede cambiar su forma, puede ser funicular solamente para un determinado condicionamiento del sistema de cargas. Los sistemas estructurales de forma activa, a causa de su dependencia de las condiciones de carga, son gobernados estrictamente por la disciplina del flujo “natural” de las fuerzas, y por ello no pueden llegar a someterse al proyecto arbitrario y libre de la forma. La forma y el espacio arquitectónico son el resultado del mecanismo sustentante. La ligereza del flexible cable colgante y la pesadez del arco rigidizado contra una variedad de cargas adicionales son deméritos arquitectónicos de los sistemas estructurales de forma activa. Pueden ser eliminados en gran parte pretensando los sistemas. Así como el cable colgante puede estabilizarse por el pretensado de tal manera que sea capaz de ser sometido a fuerzas adicionales que también estén dirigidas hacia arriba es igualmente posible pre comprimir el arco hasta un grado tal que pueda volver a dirigir las cargas asimétricas sin experimentar flexiones críticas. El arco y el cable colgante, a causa de ser solicitados exclusivamente por simple compresión o tracción, son los sistemas más económicos para cubrir un espacio, atendiendo a la relación peso-luz. A causa de su identificación con el flujo “natural” de las fuerzas, los sistemas estructurales de forma activa son los mecanismos más convenientes para alcanzar grandes luces y configurar amplios espacios.
Puesto que los sistemas estructurales de forma activa conducen las cargas por el camino más directo posible son en efecto y en esencia, vigas lineales. Esto es cierto también para las redes de cables, membranas o cúpulas de celosía, en las cuales las cargas, aun estando dispersas según más de un eje, se transmiten también en forma lineal a causa de carecer de mecanismo cortante. Los elementos estructurales de forma activa pueden utilizarse para formar estructuras superficiales. Si ha de mantenerse la condición de estado simple de tensiones, característica de estos sistemas, también deberán someterse a las reglas del funicular de presiones o tracciones. El arco y el cable colgante, sin embargo, no son solamente la esencia material de los sistemas estructurales de forma activa, sino la idea elemental para cualquier mecanismo sustentante y, en consecuencia, el verdadero símbolo de la medida técnica del espacio realizada por el hombre. Las cualidades de la forma activa pueden darse en cualquier otro sistema estructural. Especialmente en los sistemas estructurales de superficie activa constituyen un elemento esencial para el funcionamiento del m ecanismo sustentante. Los sistemas estructurales de forma activa, a causa de su aptitud para cubrir espacios de luces considerables, adquieren un significado especial para una civilización de grandes masas que exige espacios de grandes dimensiones. Constituyen un potencial de formas estructurales para la edificación futura.
El conocimiento de las leyes de canalización de las fuerzas en las formas activas es requisito para el proyecto de cualquier sistema estructural y, por ello, esencial para el arquitecto que desee proyectar un edificio.
Relación entre la dirección de la fuerza y la forma estructural del cable.
Mecanismo de palanca del cable colgante.
Debido al momento de la reacción horizontal M, se compensa la diferencia entre los momentos V y M, eliminándose la flexión.
INFLUENCIA DE LA FLECHA LA DISTRIBUCION DE ESFUERZOS
El esfuerzo S en el cable y la reacción horizontal H de un cable colgante son inversamente proporcionales a su flecha. Si la flecha es nula, el esfuerzo del cable y la reacción horizontal resultarán infinitos; es decir, el cable colgante no puede resistir la carga.
FORMA GEOMÉTRICA DEL FUNICULAR.
SISTEMAS SIMPLES PARALELOS, ESTABILIZADOS MEDIANTE EL PESO DE LA CUBIERTA.
Suspensión directa desde el soporte central. Mecanismo de suspensión y estabilización.
Cubierta suspendida del cable. Mecanismo de suspensión y estabilización.
Cubierta apoyada en un cable colgante. Mecanismo de suspensión y estabilización.
MECANISMO SUSTENTANTE Y ESTABILIZADOR DE LOS SISTEMAS PRETENSADOS.
Cable portante por debajo del cable de estabilización.
Cable portante por encima del cable de estabilización.
Cable portante parte por encima y parte por debajo del cable de estabilización.
SISTEMAS CON SUSPENSIÓN Y ESTABILIZACIÓN EN UNA DIRECCIÓN.
Sistema plano paralelo.
Sistema espacial paralelo.
Sistema plano de revolución.
Sistema de entramado de tipo anular en dirección ascendente desde el centro.
Sistemas de bordes para redes de calves con curvaturas opuestas.
Sistemas de arcos para redes de cables con curvaturas opuestas.
Sistemas en forma de tienda, con apoyo exterior mediante compresión.
Sistemas estructurales de grandes luces, con arcos de tres articulaciones.
CONCLUSION.
Es importante conocer el uso y el concepto de un sistema estructural de forma activa, puesto que, mediante este conocimiento podemos diseñar espacios amplios y con un peso mínimo, pues los materiales empleados normalmente para este tipo de sistemas es un material ligero y resistente, ya que es sometido a grandes esfuerzos de flexiones. El hecho de no conocer la forma de repartición de cargas y la forma en la que el sistema trabaja puede ocasionar desastres ya que, la resistencia del material se reduce considerablemente al estarlo sometiendo a esfuerzos que no sean los correctos. En caso de presentarse una anomalía en la forma de trabajo de algún material empleado de inmediato debe recurrirse a aplicar otros elementos que equilibren la anomalía. Un sistema estructural de forma activa siempre busca la repartición de cargas en una manera lineal y a los extremos; el arco y el cable colgante, no son solamente la esencia material de los sistemas estructurales de forma activa, sino la idea elemental para cualquier mecanismo sustentante, en consecuencia, el verdadero símbolo de la medida técnica del espacio realizada por el hombre. Es elemental conocer el funcionamiento de estos sistemas estructurales para realizar cualquier diseño ya que muchos de los sistemas se basan en repartir cargas de una manera similar a esta.
